一种基于ip的数据音频园区广播系统设计与分析-design and analysis of an ip - based data audio park broadcasting system.docxVIP

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2018-06-03 发布于上海
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一种基于ip的数据音频园区广播系统设计与分析-design and analysis of an ip - based data audio park broadcasting system.docx

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一种基于ip的数据音频园区广播系统设计与分析-design and analysis of an ip - based data audio park broadcasting system

目录第一章绪论11.1论文的背景11.2论文完成的工作31.3论文的组织结构3第二章音频处理系统相关理论52.1数字音频信号52.1.1声音的频率范围52.1.2音频信号的数字化62.1.3采样频率62．2TCP/IP相关理论7TCP/IP协议分层7UDP广播和多播82.3本章小结9第三章系统总体设计103.1系统拓扑结构103.1.1采用UDP协议而不采用TCP协议传输音频数据113.1.2播放管理软件总体结构123.2音频终端设计123.2.1音频终端总体设计123.2.2音频终端功能设计143.3本章小结14第四章网络音频终端硬件设计154.1RTL8019概述154.1.1内部结构154.1.2RAM地址空间164.1.3寄存器地址分配164.1.4常用寄存器164.1.5片内RAM读/写174.2音频终端硬件设计194.2.1RTL8019AS硬件电路194.2.2网络供电硬件电路194.2.3其它硬件电路204.2.4地址空间214.3本章小结21第五章网络音频终端系统设计235.1软件总体设计235.2模块设计245.3初始化模块245.3.1硬件初始化245.3.2协议模块初始化255.4数据帧检测265.5数据帧处理275.5.1以太网数据帧封装275.5.2模块功能275.6本章小结286.6.3模块涉及算法566.6.4模块功能设计566.7本章小结59第七章系统调试607.1硬件调试607.2系统软件调试60ARP模块调试60PING程序调试62TCP模块调试63HTTP模块调试65UDP模块调试677.3本章小结68第八章总结和展望69致谢70参考文献71攻硕期间取得的研究成果73第一章绪论1.1论文的背景随着因特网的普及和发展，在综合布线体统的基础上，许多机关、企业、学校和住宅小区等园区部署了局域网或宽带网。网络建设完成后，仅成了日常的办公和网页浏览等，没有充分利用网络资源，基于目前网络基础设施的现状和用户对园区广播系统的需求，在分析现有广播系统特点的基础上，我们自主开发了一种基于IP的数字音频园区广播系统。本人参与了整个项目的开发过程，重点完成了该系统硬件平台的设计与制作。音频信号是以波形或其他物理量描述声音各种特征的表现方式。最初，音频信号通过模拟方式传输、处理，即利用电流（电压）的大小变化来“模仿”声音波形，但模拟音频信号处理元器件对环境的要求较高，设备的开发成本也较高[1]，而且与数字信号相比，模拟信号有着许多无法克服的缺点，如控制性较差，易受干扰，必威体育官网网址性不好等。随着数字化时代的到来，音频信号的数字化是大势所趋[2]。目前，国内的可广播系统产品以模拟有线方式为主，模拟有线广播系统需要专门铺设线路来传输多路音频信号和控制信号，尤其是广播点数量较多、地点分散、传输距离较长时，不仅布线复杂，而且成本高，造成了施工、维修的困难，不能实现对广播点的有效控制；模拟信号其抗干扰能力弱，同时长距离的信号传输势必造成信号的衰减，很难保证声音质量。而数字音频广播有无线方式虽然不需要铺设线路但都不能对广播点实现有效的控制。目前，国内的可寻址广播系统产品以模拟有线方式为主，模拟有线广播系统需要专门铺设线路来传输多路音频信号和控制信号，尤其是广播点数量较多、地点分散、传输距离较长时，不仅布线复杂，而且成本高，造成了施工、维修的困难，不能实现对广播点的有效控制；模拟信号其抗干扰能力弱，同时长距离的信号传输势必造成信号的衰减，很难保证声音质量。而数字音频广播有无线方式虽然不需要铺设线路但都不是可寻址的，不能对广播点实现有效的控制。国外产品是属于高端音频传输系统的产品，适于完成高级舞台音响型号的高质量传输，设备造价极高，网络带宽要求高，适合单独组网，与园区广播的普通应用场合完全不同。与国内外技术相比较，基于IP数字音频园区广播系统最大的特点是完全利用现有的、成熟的、完善的网络设施，随着网络技术的发展，现有网络设施已无处不在，这成熟而广为普及的网络为网络传输提供了极大的便利。通过网络来进行数字音频信号的传输和交换代表了音频技术的发展方向[3]。其中，以太网又以其是目前最为普及和廉价、易维护性和高可靠性，已经被广泛用于音频系统上[4]。采用互联网技术和音频流技术在低成本的基础上实现了在以太网上以数字化方式传输多路音频信号，使广播点可以连续实施地收听高品质声音，显著提高了园区广播系统的性价比，同时通过以太网信号线直接对单片机广播终端及其音频流服务器的供电，便于实现电源控制，另外增加了多点播出控制的功能，方便用户就地实现了对广播的控制。IP数字音频园区广播系统的研制为园区广播系统的实现开辟了一条新的设计思路，对提高网络的使用率，降低园区布线复杂程度，实现多网合一有着积极的意义。就网络的技术特点来看，根据ISO提出的开放系统互连模型